华北平原、东北平原、西北内陆盆地含水层空间结构对比
一、含水层形成的地质时代和岩相古地理条件有明显差异含水层的空间结构和介质特征与其形成的地质时代和岩相古地理条件有直接的因果关系，不同地质时代、不同岩相古地理条件下常常形成各具特征含水层组(岩组)。东北松嫩平原、华北平原和西北内陆盆地三大地区含水层形成的地质时代和岩相古地理条件存在着明显差异。东北松嫩平原。从白垩纪到第四纪的岩相古地理制着含水层的形成和空间结构，但不同的宏观地貌单元内，含水层形成的地质时代和岩相古地理也有所差异。松嫩平原从白垩纪开始了盆地的沉积和演化，沉积了巨厚白垩系地层。东部高平原含水层形成受早白垩世和第四纪中晚更新世岩相古地理的控制，东部高平原从早白垩世末到第四纪早更新世初，一直处于隆起剥蚀状态，构造裂隙风化裂隙发育，形成了白垩系裂隙含水层组;早更新世末部分地区下沉形成了一系列小型盆地，沉积了第四系中晚更新世松散物，形成孔隙含水层，从而构成了典型的白垩系-第四系双层水文地质结构。中部低平原从白垩纪到第四纪基本一直处于沉积条件，新近纪中新世至第四纪早更新世，沉积了大安组，泰康组;中更新世沉积了林甸组;晚更新世沉降速度又有加快趋势，沉积了颗粒较粗的冲湖积层，形成了多层水文地质结构。西部及北部的山前倾斜平原主要受第四纪中晚更新世及全新世岩相古地理控制，堆积了砾卵石冲洪积扇形平原，形成单层水文地质结构。华北平原。第四纪岩相古地理控制着该区含水层组的空间结构及含水介质的特征，第四纪不同地质时代由于沉积相不同在垂向上形成了粗颗粒(砂砾石层和砂层)和细粒物质(黏性土层)相间分布的五大含水层组。华北古近-新近系沉积很厚，基本构成了平原基底。第四纪早、中更新世在山前平原形成大范围冰川-冰水与洪-冲积的扇形堆积区，在中东部平原包括滨海平原则形成河流-湖泊交叠堆积区，以湖泊堆积为主;晚更新世山前地区冲洪积扇范围缩小，中东部平原河湖交叠堆积区进一步扩大;全新世时期，滨海平原和部分中部平原形成浅海-湖沼相为主的沉积区，其他平原区仍以河流相沉积为主。总的来说，第四系在山前地带以冰水沉积和冲洪积相为主，沉积粗颗粒物质;在中部和滨海平原以河湖交叠沉积和湖泊沉积为主，沉积细粒物质，形成砂层和粘土层互层的多层含水层组。西北内陆盆地。第四纪岩相古地理控制着该区含水层组的空间结构及含水介质的特征。西北内陆盆地山前地带，以下、中更新世冰水、洪积卵砾石相沉积地层为主，盆地中心渐变为冲洪积砂与粘土互层。上更新统以砂卵石层、冰水相砂砾石、砂，洪积、冰洪积为主。全新统多以风沙为主，形成了西北地区沙漠。中更新统和上更新统形成了西北内陆盆地主要含水层。总的来看，华北和西北含水层主要是第四纪至今形成的松散堆积物，山前地带含水层主要形成于中、晚更新世的冰水相、冲洪积相堆积，颗粒粗;远离山前地带常常以中晚更新世及全新世的河湖交叠堆积和湖泊沉积，颗粒细，含水层隔水层互层。东北松嫩平原含水层形成地质时代非常复杂，从白垩纪到第四纪，形成了多套含水岩组，其中白垩纪、古近-新近纪主要为湖相沉积，第四纪主要河流相冲洪积。不同地区主要含水层受沉积时代和沉积环境的控制，含水层结构和含水介质岩性差异很大。二、含水层的空间形态和空间结构有明显差异华北平原。含水层空间形态为大型的冲积-湖积平原蓄水构造，除山前平原顶部为单层结构外，山前平原下部、中东平原、滨海平原含水层(砂砾石层、砂层)和隔水层(黏性土层)相间分布，黏性土隔水层典型特征是厚度大，基本是连续分布，从而使华北平原形成典型的四大含水岩组。西北内陆盆地。周边都被高山和中高山环绕，含水层空间形态为大型的盆地蓄水构造。西北内陆地区为一系列分布盆地蓄水构造，盆地的范围和含水层范围一致，含水层在空间上具有明显分带性。山前隔壁带含水层为单层结构，以卵砾石层、砂砾石层为主，颗粒粗大。冲洪积扇前缘和细土平原区含水层上部为潜水含水层、下部为多个承压含水层的多层结构，含水层岩性为砂砾石、粗中砂等，颗粒较山前隔壁带减小;隔水层为亚砂土、亚粘土和黏性土层，厚度较小，分布也常常不连续，时有“天窗”出现。盆地中心带，常常为湖积平原区，潜水含水层厚度非常小，一般由多个承压含水层组成，含水层单层薄，岩性一般为粗中砂、中细砂，颗粒细;隔水层亚砂土、亚粘土和黏性土层，厚度小，分布连续性较冲洪积扇前缘和细土平原区好。东北松嫩平原。含水层空间形态既有大型的冲积-湖积平原蓄水构造的特征，同时由于平原周边基本都被山地或丘陵环绕(西部为大兴安岭、北部为小兴安岭、东部为长白山及其余脉，北部为松嫩平原与辽河平原之间丘陵区)，又具有盆地蓄水构造的特征，可以说松嫩平原含水层的空间形态为大型的冲积-湖积平原蓄水构造和大型盆地蓄水构造的复合，兼具二者的特征。含水层的空间结构复杂，在平面上具有典型的单层、双层和多层结构，含水层在垂向上差异很大。单层结构含水层分布在西部山前倾斜平原，垂向上由中、上更新统冲洪积砂砾层和下更新统冰水堆积含高岭土的砂砾石组成。双层结构含水层分布在东部和北部高平原，垂向上由第四系孔隙含水层和白垩系孔隙裂隙含水层构成。多层结构含水层系统主要分布在中部低平原，自中生代后期以来一直处于持续下降和连续沉积，垂向上由古近系、新近系、第四系多个不同时代的含水层构成。从含水层空间形态看，华北平原是典型大型冲积-湖积平原蓄水构造，从山前到滨海，含水层、隔水层厚度大，分布都具有连续性，规模大;西北内陆盆地是大型盆地蓄水构造，从整体上说含水层的规模和华北平原相当，但西北内陆盆地基本上是盆地套盆地，盆中有盆的格局，如河西走廊整体上是一个大盆地，但可进一步分为石羊河、黑河、疏勒河三个次一级盆地，每一个次一级盆地又可分为上、中、下游三个子盆地，各子盆地含水层也相对具有独立性，单个子盆地从空间形态上也为盆地蓄水构造，但规模远远小于华北平原;东北松嫩平原是大型的冲积-湖积平原蓄水构造和大型盆地蓄水构造的复合，兼具二者的特征。从含水层空间结构看，华北平原为典型的四大含水岩组的多层结构，其黏性土隔水层厚度大，分布连续;西北内陆盆地在山前为大厚度单一含水层，冲洪积扇前缘、细土平原到盆地中心，也为潜水含水层和多个承压含水层的多层结构，和华北平原比较，其含水层单层厚度要小得多，隔水层厚度也很小，分布不具连续性。另外，西北内陆盆地尽管从整体上说，山前为单一潜水含水层，冲洪积扇前缘、细土平原到盆地中心为多个承压水的多层结构;由于西北地区盆中有盆，互相嵌套，含水层空间分布也很复杂，在一个大盆地中山前单一潜水含水层，远离山前多个承压含水层的结构也常常互相复合和嵌套，其含水层结构的空间变化远比华北平原复杂。东北松嫩平原含水层空间结构变化大，不像华北平原和西北内陆盆地那样从补给区到排泄有明显的单层到多层的分布规律，其含水层空间结构在不同的地貌单元变化很大，西部山前平原为单一潜水含水层，东部及北部高平原为第四系孔隙含水层和白垩系孔隙裂隙含水层双层结构含水层，中部低平原为由古近系、新近系、第四系多个不同时代的含水层组成的多层含水层。可以看出，华北平原的中东部及滨海平原、西北内陆盆地冲洪积扇前缘、细土平原和盆地中心地带，东北松嫩平原的低平原区，从含水层空间结构来说都是多层结构区，但是三者有很大差别。华北平原、西北内陆盆地的多层结构区主要为第四系的砂砾石层、砂层和黏性土层互层形成，而东北松嫩平原则为从古近系、新近系、第四系多个不同时代的含水层组成，含水介质差异非常明显。三、含水层在垂向上都分为深度有差异的浅层含水层和中深层含水层依据含水层中地下水的循环和更新速率，华北平原、西北内陆盆地、东北松嫩平原含水层在垂向上都分为浅层含水层和中深层含水层，但不同地区浅层含水层和中深层含水层底界深度差异很大。华北平原。浅层水系统在全淡水区为第Ⅰ+Ⅱ含水组，由于沉积物无统一隔水层及人为沟通，Ⅰ和Ⅱ含水组构成统一含水系统，底界深度120～210m;在有咸水区为第Ⅰ含水组，底界深度小于50m。深层含水层统在全淡水区包括Ⅲ+Ⅳ含水组，在有咸水区包括咸水体以下的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ含水组。松嫩平原。含水层在垂向上分为浅层含水层中深层含水层。浅层含水层主要为第四系孔隙潜水含水层，底界埋深在中部低平原一般40～60m，高平原一般40m左右，西部山前倾斜平原底界深度变化大，一般30～100m;中深层含水层组主要分布在低平原区和东部高平原区，顶界埋深大于60m，低平原区中深层含水层包括第四系承压含水层，新近系上新统泰康组含水层，新近系中新统大安组含水层，古近系依安组含水层，白垩系含水层，其中白垩系含水层顶板埋深一般在100～350m，厚度不一，底界深度有待进一步勘查。西北内陆盆地。含水层在垂向上分为浅层含水层、中深层含水层。各盆地浅层含水层和中深层含水层底界深度差异较大。柴达木盆地浅层含水层指山前洪积扇150～200m以浅的潜水含水层，以及冲湖积平原的潜水含水层和多层承压含水层上部，是地下水积极交替带;中深层含水层系统主要是针对柴达木盆地的区域水流系统，在山前洪积扇一般为200m以下的潜水含水层及冲湖积平原多层承压含水层的中下部，地下水循环缓慢。准噶尔盆地浅中层含水系统在山前冲洪积扇顶部指埋藏深200m以浅的潜水含水层，在冲洪积扇中部、前缘以及细土平原为整个潜水含水层及多层承压含水层的上部，地下水径流较快，交替较迅速;深层承压水含水层系统，埋深超过200m。含水岩组多为Qp1、Qp2时期的冰水沉积物，唯一的补给来源为山前冲洪积扇深部潜水的侧向径流，地下水径流非常缓慢。表3-1-2 华北平原、西北内陆盆地、东北松嫩平原含水层空间结构对比表华北平原深浅层含水层之间有明显的边界(山前第Ⅰ+Ⅱ含水组底界黏性土层，东部第Ⅰ含水组底界黏性土层)。西北内陆盆地深浅层含水层在山前冲洪积扇中上部主要以地下水循环速率划分，由于山前是大厚度的含水层，深浅层边界为一地下水流面，没有实物边界，在冲湖积平原和湖积平原主要为潜水含水层、多层承压含水层之间的亚砂土、亚粘土层，该层并不连续分布，因此边界并不连续。东北松嫩平原深浅层含水层的边界主要是第四系潜水含水层与承压含水层之间隔水层。四、含水介质空间分布规律有较大差异华北平原含水介质。从山前—滨海、从第Ⅰ含水层组到第Ⅳ含水层组，含水层介质在水平方向上呈现由粗颗粒向细颗粒变化;同一地段，在垂向上含介质变化不明显。从山前到滨海，第Ⅰ含水层组含水层介质由砾卵石、中粗砂含砾中粗砂—中细砂粉细砂—粉砂规律变化;第Ⅱ含水层组含水层介质由砾卵石、中粗砂—中细砂、细砂—粉砂规律变化;第Ⅲ含水层组含水层介质由砾卵石、中粗砂—中细砂及细砂—粉细砂变化;第Ⅳ含水层组含水层介质由砾卵石、中粗砂—中细砂—粉细砂及粉砂规律变化。西北内陆盆地含水介质。由山前倾斜平原向盆地中心，含水介质在纵向上岩性颗粒由粗变细，即由卵砾石层逐渐过渡为砂砾石、粗细砂及粉砂、亚砂土;在垂向上由单一卵砾石层过渡为砂砾石、砂层、亚砂土、亚粘土相互叠置的多层结构。东北松嫩平原含水介质。不同地貌单元，含水介质差异大。西部山前倾斜平原含水介质主要为第四系中、上更新统砂砾石层和下更新统冰水堆积物;中部低平原含水介质非常复杂，主要有第四系上更新统冲湖积细粉砂、中细砂、砂砾石、下更新统冲湖积砂砾石，新近系泰康组细砂岩、中砂岩、砂砾岩，大安组细砂岩、中砂岩、砂砾岩，古近系依安组细砂岩、中砂岩、砂砾岩和白垩系四方台组、明水组粉砂岩、细砂岩。东部高平原，含水介质主要为第四系中更新统冲洪积砂砾石，中、下更新统冲洪积砂、砂砾石，下更新统冲湖积砂砾石，和上白垩统四方台组、明水组粉砂岩、细砂岩，下白垩统青山口组、泉头组粉细砂岩、细砂岩、砂砾岩。可以看出三大地区含水介质空间分布规律既有差异也有相似点。华北平原、西北内陆盆地从山前到地下水排泄区，含水介质都为第四系冲洪积、冲湖积形成的松散物，颗粒都由粗变细。华北平原同一地段四大含水岩组含水介质在垂向上岩性基本一致，变化不明显。西北内陆盆地同一地段不同含水层含水介质变化相对较大。相对于华北、西北，东北松嫩平原含水介质就更为复杂，涉及从白垩纪到第四纪多个地质时代，湖相沉积和河流相沉积互相叠置，形成了多套含水岩组，不同的含水岩组在空间上的分布特征和岩性变化规律非常复杂。五、平原区含水层系统构成差异大华北平原区含水层系统主要为第四系松散岩类孔隙含水层亚系统组成。西北内陆盆地平原区含水层系统也主要为第四系松散岩类孔隙含水层亚系统组成。东北松嫩盆地平原区含水层系统构成非常复杂，包含第四系孔隙水含水层亚系统、新近系裂隙孔隙水含水层亚系统、古近系裂隙孔隙水含水层亚系统、白垩系孔隙裂隙水含水层亚系统以及玄武岩孔洞裂隙含水层亚系统。华北平原、西北内陆盆地、东北松嫩平原含水层空间结构对比详见表3-1-2。
华北平原地下水系统结构
一、含水层系统华北山区含水层系统主要包括碳酸盐岩类岩溶含水层亚系统和基岩类裂隙含水层亚系统，以及山间盆地松散岩类孔隙含水层亚系统。本次地下水系统研究以平原区为主，因此只对平原区的含水层系统作详细的叙述。(一)含水层结构系统华北平原含水层组在平面上主要分为单层结构区和多层结构区。单层结构区主要分布于山前平原顶部，岩性颗粒粗，黏性土多以透镜状分布，上下水力联系好，构成单层水文地质结构。多层结构区分布于山前平原底部、中部平原、滨海平原区，砂层和黏性土层相间展布，构成多层水文地质结构，在垂向上自上而下分为四大含水岩组(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ含水组)。(二)含水层介质系统华北平原区含水层介质主体为第四系冲积、洪积、湖积松散堆积物。从山前—滨海、从第Ⅰ含水层组到第Ⅳ含水层组，含水层介质呈规律性变化。在山前平原顶部，为单层结构，含水介质颗粒粗大，主要为砾卵石、中粗砂含砾中粗砂;从山前平原下部—滨海平原，是多层结构区，4个含水层组的介质总体上是由粗颗粒向细颗粒变化。从山前到滨海，第Ⅰ含水层组含水层介质由砾卵石、中粗砂含砾中粗砂→中细砂粉细砂→粉砂规律变化。第Ⅱ含水层组含水层介质由砾卵石、中粗砂→中细砂、粉砂→粉砂规律变化。第Ⅲ含水层组含水层介质由砾卵石、中粗砂→中细砂及细砂→粉细砂变化。第Ⅳ含水层组含水层介质由砾卵石、中粗砂→中细砂→粉细砂及粉砂规律变化。(三)含水层层次系统在垂向上主要有浅层含水层系统和深层含水层系统。浅层含水层系统在全淡水区为第Ⅰ+Ⅱ含水组，在有些咸水区为第Ⅰ含水组。深层含水层系统在全淡水区包括Ⅲ+Ⅳ含水组，在有些咸水区包括咸水体以下的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ含水组。底界埋深由山前的100m增加到东部平原的550m。受构造控制拗陷区和隆起区埋藏深度和厚度差异很大。华北平原区浅层含水层层次系统在平面上可基本分为四级:第一级是华北平原松散层孔隙含水层系统;第二级按照华北平原一级地表水系对含水层形成的控制作用分为滦河、海河和古黄河二级孔隙含水层系统;第三级是在二级的基础上按照次级地表水系对含水层形成的控制作用，作进一步划分;第四级主要按照次级地表水系在上游、中游和下游沉积岩组形成条件及沉积粒径的差异进一步划分为冲洪积扇、古河道以及海积平原。二、输入输出系统(一)浅层地下水的输入输出系统天然状态下，浅层地下水的输入系统主要由大气降水入渗补给、山区侧向径流补给、河道渗漏补给组成。在人类开采地下水能力增强和降水量减少的作用下，输入系统增加了渠道渗漏补给和灌溉回归补给。按输入系统中各因素对区域地下水补给的大小，华北浅层地下水的输入系统主要为:大气降水入渗补给、山区侧向径流补给、河道渗漏补给、灌溉回归补给、渠道渗漏补给。天然状态下，浅层地下水的输出系统主要由向下游径流、潜水蒸发，在枯水季节 通过河道排泄，或以泉的形式排泄组成。20世纪80年代后，潜水蒸发消耗也显著减小，由于地下水开采，水位下降，向河流排泄或泉水排泄也基本上消失，目前浅层地下水排泄主要为向下游径流、潜水蒸发和人工开采。(二)深层地下水的输入输出系统深层地下水的输入系统主要由山前边缘的隐伏碳酸盐岩岩溶水的顶托补给、山前主要冲洪积扇的侧向径流以及在开采条件下的越流补给组成。天然条件下，深层地下水输出系统主要以向下游侧向径流排泄为主。在大部分地区特别是东部自流区，由于深层水头远高于浅层水位，深层水向浅层水越流排泄也是主要形式之一。近30年来，由于大量开发地下水，深层地下水输出，变为以开采为主，向下游侧向径流排泄和向浅层水越流排泄为辅。三、地下水流动系统天然条件下，区域流动系统沿山前平原向东流动，在咸淡水边界附近向下运移沿第四系下部向渤海方向运动;到沧州以东地区，部分地下水开始向上越流运动，部分向渤海排泄流出。中间流动系统主要受地表水流域和地质地貌条件的控制，形成了冲洪积扇流动系统、河间流动系统和沿海流动系统。山前地带地下水接受山区的侧向流动补给和冲洪积扇的降雨补给后，地下水向下流动，然后水平向东流动，到冲洪积扇前缘地带，形成溢出带。在中部平原，受地表水流域的控制，地下水形成了以河道带为源区，以河间洼地为汇区的中间流动系统。局部流动系统主要受地形和地表水流域的控制，局部流动系统的范围较小，一般在地形凸起处或河道带形成源区，经过短暂的流动后，在地形低洼处形成汇区。华北平原地下水的超采对地下水流系统影响很大，区域流动系统的地下水，由水平运动为主开始逐步转变为向第三含水组越流的垂向流动为主;并且以深层地下水水位下降漏斗中心为界，被割裂成中间流动系统。在沿海地带区域流动系统由向上运动变为由浅部和深部向中间流动。中间流动系统由于地下水的开发形成了源汇的逆转。局部流动系统则由于浅层地下水的无序开发和区域流动系统和中间流动系统的演变全面解体，形成以开采为主导的新的局部流动系统。华北平原地下水系统结构模式见图3-6-1。图3-6-1 华北平原地下水系统结构图
怎么区分地层属第三系还是第四系？
从两者的不同点进行区分。第三系地层和第四系地层有3点不同：一、两者的特点不同：1、第三系地层的特点：第三系时期被子植物和哺乳动物开始崛起。下第三系地层中奇蹄类化石、食肉类化石多见，标明它们的发展；上第三系则偶蹄类和象类化石多见。海相地层中软体动物瓣鳃类、腹足类及甲壳动物介形亚纲繁盛。2、第四系地层的特点：第四纪是新生代的第二个纪。第四纪形成的地层叫第四系，第四系沉积物分布极广， 除岩石裸露的陡峻山坡外，全球几乎到处被第四纪沉积物覆盖。第四系沉积物形成较晚，大多未胶结，保存比较完整。第四系沉积主要有冰川沉积、河流沉积、湖相沉积、风成沉积、洞穴沉积和海相沉积等。其次为冰水沉积、残积、坡积、洪积、生物沉积和火山沉积等。二、两者的概述不同：1、第三系地层的概述：第三系是地质学名词，属年代地层单位。即新生代第三纪形成的地层。2、第四系地层的概述：第四系是一个地质学名词，属年代地层单位。即新生代第四纪松散堆积物形成的地层。三、两者的符号不同：1、第三系地层的符号：用符号R表示。2、第四系地层的符号：用符号Q表示。参考资料来源：百度百科-第三系参考资料来源：百度百科-第四系参考资料来源：百度百科-地层时代划分
第四纪沉积物区
一般采用成因类型划分与地理景观相结合的地质调查方法，采用岩石地层与成因分类相结合的地层单位划分与表示。查明第四纪沉积物种类、物质成分、厚度、成因类型、接触关系和分布范围。调查研究第四纪沉积物与地貌景观的关系，根据物质成分及其所处的地貌部位划分地层单位，建立地层层序。调查第四系可能赋存的矿产、古风化壳、古土壤和古文化层，研究各类第四纪沉积物形成时期及其与年代地层单位的对应关系。
